Diseño y simulación de un sistema de control de formación de vehículos autónomos marítimos de baja velocidad
El presente trabajo tiene por objetivo sentar las bases necesarias para el desarrollo, diseño, control e implementación de un sistema multiagente, específicamente sobre un conjunto de robots marítimos. Este tipo de sistema tiene varias aplicaciones. Desde el punto de vista académico, el proceso d...
| Autor Principal: | Durand Cárdenas, José Alfredo |
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| Formato: | Tesis de Maestría |
| Idioma: | Español |
| Publicado: |
Pontificia Universidad Católica del Perú
2016
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| Materias: | |
| Acceso en línea: |
http://tesis.pucp.edu.pe/repositorio/handle/123456789/6936 |
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| Sumario: |
El presente trabajo tiene por objetivo sentar las bases necesarias para el desarrollo,
diseño, control e implementación de un sistema multiagente, específicamente sobre
un conjunto de robots marítimos. Este tipo de sistema tiene varias aplicaciones.
Desde el punto de vista académico, el proceso de establecer un patrón de
formación deseado consiste en una tarea laboriosa y desafiante. Por otro lado, la
idea de usar estos robots como un conjunto permite a las industrias navales y
agencias meteorológicas reducir horas de trabajos de campo e investigación. Sin
embargo, para lograr estos propósitos es necesario saber las características que
presentan estos sistemas y las herramientas de software y hardware con las que se
cuenta, de manera que se pueda elaborar una estrategia de control de formación.
Esta información es detallada en la presente tesis, cuya estructura es la siguiente:
El capítulo I presenta el Estado del arte de los vehículos autónomos de superficie.
Se explica cómo se inició el interés por el estudio de dichos vehículos y los modelos
que se han ido desarrollando en esta área de la robótica marítima. Teniendo en
cuenta ello, se presenta adicionalmente un resumen de las técnicas y algoritmos
empleados para lograr un adecuado control de formación de un sistema constituido
por varios robots, en el que se señalan algunas diferencias.
En el capítulo II se obtuvo el modelo matemático de un vehículo de superficie. En él
se definen los sistemas de referencia necesarios para describir el movimiento del
robot marítimo y se obtienen las ecuaciones cinemáticas y dinámicas mediante el
uso de una matriz de rotación, la aplicación de las leyes de Newton, y principios de
hidrodinámica e hidrostática. Así también, se explican los modelos usados para las
perturbaciones que afectan al robot.
El proceso de las pruebas experimentales es detallado en el Capítulo III. Se explica
brevemente las características de los sensores y actuadores empleados, y además,
se presentan los parámetros a tener en cuenta en las simulaciones desarrolladas.
En el capítulo IV se presenta el diseño del controlador de formación. Se usan 2
enfoques para poder comparar los resultados obtenidos con cada una de las
estrategias. Asimismo, en cada una de ellas se analiza la controlabilidad y
estabilidad del esquema de formación deseado.
El modelo que permite relacionar las fuerzas requeridas por el sistema con las
fuerzas permitidas por los actuadores se explica detalladamente en el capítulo V.
El capítulo VI presenta los resultados obtenidos con los controladores diseñados en
el entorno de MATLAB-Simulink. Se muestra también el efecto de las
perturbaciones sobre la formación y se distinguen las principales diferencias entre
una y otra estrategia.
Finalmente, se mencionan las conclusiones generales y trabajos futuros
planteados, así como también se sugieren algunas recomendaciones. |
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